船舶材料與焊接

1、船舶高效焊接技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展摘 要： 船舶焊接技術(shù)在現(xiàn)代造船工業(yè)中起到了十分重要的作用，因此隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種新興的高效焊接技術(shù)在不斷的被研發(fā)改進(jìn)。本文經(jīng)查閱資料總結(jié)了，包括埋弧自動焊、CO2氣體保護焊等在內(nèi)的幾項先進(jìn)的船舶焊接技術(shù)以及焊接過程中經(jīng)常使用的一些高效焊接材料，同時介紹了焊接機器人技術(shù)以及這項技術(shù)亟待解決的問題和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞： 船舶高效焊接 船舶高效焊接材料 焊接機器人一、前言船舶焊接技術(shù)作為現(xiàn)代造船工藝中最重要技術(shù)之一，不同的高效焊接工藝方法具有不同特色，有的生產(chǎn)效率高，有的焊接質(zhì)量好，還有的節(jié)約能源和材料。因此選擇適合的焊接工藝對于縮短船舶建造周期，提高建造質(zhì)量

2、，提高建造能力有著極大的幫助。高效、自動化程度高、低能耗、低污染是現(xiàn)代先進(jìn)焊接設(shè)備所應(yīng)具有的四大特征，為使現(xiàn)代工藝具有上述特征，經(jīng)過技術(shù)人員不斷的探究研發(fā)，從不同的層次和方向上大大提升的現(xiàn)代船舶焊接技術(shù)的發(fā)展。新興的焊接技術(shù)不斷的優(yōu)化造船的模式，提高工作效率，在環(huán)境的保護上也取得了重大的突破。在過去的一段時間內(nèi)，國內(nèi)各大船廠圍繞現(xiàn)代造船模式的總體要求，以推進(jìn)造船總裝化、管理精細(xì)化為重點，結(jié)合產(chǎn)品載體，將先進(jìn)焊接技術(shù)及焊接自動化工藝裝備在生產(chǎn)中發(fā)揮作用。1本文查閱資料整理了現(xiàn)代船舶焊接工藝，現(xiàn)代船舶焊接材料以及船舶焊接機器人在未來的發(fā)展道路和現(xiàn)在所面臨的問題。二、 船舶高效焊接工藝及焊接材料 高

3、效焊接技術(shù)在造船業(yè)的領(lǐng)域的廣泛使用，使原中國船舶工業(yè)總公司開始在各大船廠推廣和應(yīng)用高效焊接技術(shù)，經(jīng)過幾代技術(shù)人員的艱苦不懈的努力，不論是對焊接工藝、設(shè)備，還是焊接材料的研究，都取得了很大的成就，為提高船體建造質(zhì)量，改善工人勞動條件，縮短造船周期起到了重要作用。經(jīng)總結(jié)現(xiàn)代高效焊接方式有以下幾種。 現(xiàn)代高效焊接總體可分為三大類：熔化焊、壓力焊、釬焊。而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代造船的是熔化焊，在造船中的各種高效熔化焊接方法又可非為以下四類： 1.焊條高效焊接：（1）鐵粉焊條焊 （2）下行焊 （3）重力焊（4） 焊條襯墊單面焊。 2.埋弧自動焊：（1）單絲雙面埋弧自動焊 （2）焊劑銅墊多絲埋弧自動焊 （3）焊劑

4、墊雙絲埋弧自焊 （4）軟襯墊雙絲埋弧自動焊。 3.CO2氣體保護焊：（1）CO2半自動焊 （2）CO2半自動襯墊單面焊 （3）CO2自動角焊 （4） 氣體垂直自動焊 （5）多層氣體垂直自動焊 （6）雙絲單面MAG焊。氬弧焊：（1)非熔化極惰性氣體保護焊 （2）熔化極惰性氣體保護焊。 4.電渣焊：熔嘴電渣焊。 了解了總體分類后，我們來仔細(xì)了解一下埋弧自動焊和CO2氣體保護焊。 埋弧自動焊：埋弧自動焊是船舶建設(shè)過程中使用最廣泛的一種自動化焊接方法。與手工焊接不同的是 。埋弧自動焊電弧是在焊接劑下燃燒，焊絲的給送和電弧沿著焊接方向移動是自動的。埋弧焊接時的熱源也是電弧，電弧發(fā)生在焊絲與焊絲之間，并在

5、焊劑層下燃燒。部分焊劑熔化形成一層焊渣，覆蓋在焊縫上，使整個電弧燃燒區(qū)形成一層封閉空間。隨著電弧焊接沿焊接方向移動，焊絲不斷熔化并不斷的送進(jìn)，以填充熔池；與此同時，焊劑也不斷的撒在電弧周圍，使得電弧埋在焊劑中燃燒。這過程是自動進(jìn)行的，所以稱為埋弧自動焊。 CO2氣體保護焊：CO2氣體保護焊是CO2氣體作為保護氣體，依靠與焊絲之間產(chǎn)生的電弧來熔化金屬的一種電弧焊接法。CO2氣體的密度比空氣大，電弧加熱分解后體積增大，所以在保護電弧和焊接熔池避免空氣傾入方面，效果很好。 隨著焊接技術(shù)的發(fā)展對于焊接材料的要求也越來越高，但是如今中國已成為世界絕無僅有的焊接材料消費大國，很多焊接材料依舊是依靠進(jìn)口來滿

6、足需求。然而高效焊材在船舶建造中發(fā)揮極其重要的作用，因此引起國家的重視，在不斷的在研發(fā)新型的高效焊材領(lǐng)域進(jìn)行長遠(yuǎn)投資。高效焊接材料在未來會有更大的發(fā)展空間。焊接材料的主要發(fā)展方向主要分為手工電焊條、氣體保護實芯焊絲、氣體保護藥芯焊絲以及可持續(xù)發(fā)展的高效焊絲。 在此主要介紹一下可持續(xù)發(fā)展的高效焊絲?，F(xiàn)在社會提倡環(huán)保，然而總所周知的是焊接是污染大戶，有強光、噪音，并伴有大量煙塵、飛濺，污染空氣和環(huán)境，時有職業(yè)病發(fā)生。因此，在發(fā)展高效焊材的同時，必須考慮可持續(xù)發(fā)展。然而在實際操作過程中焊接場地的煙塵量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)定。 經(jīng)研究日本神鋼研制出I系列的藥芯焊絲，比同類藥芯焊絲發(fā)塵量和飛濺量減少30%40

7、%。這種I系列焊材主要通過調(diào)整藥芯的組成物，如以MgCO3部分代CaCO3，減少CaF2及K的含量，以及適當(dāng)減少激烈氧化等(降低鋼帶的含碳量)。2 金屬型藥芯焊絲，也可減少煙塵及飛濺，并能提高生產(chǎn)率和改善焊接工藝性。采用活性焊絲可以提高焊接電弧的穩(wěn)定性，減少飛濺。此外采用逆變電源亦可降低飛濺，改善焊縫成型。為了保護焊工的健康，焊接工位應(yīng)安裝通風(fēng)、洗塵設(shè)備，特別是在封閉容器之內(nèi)焊接時。三、船舶制造中的高新焊接技術(shù) 眾所周知，焊接是一種勞動條件差、煙塵多、熱輻射大、危險性高的工作，而此時隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機器人的活躍表現(xiàn)，讓人們不禁聯(lián)想到到使用焊接機器人來代替手工焊接的可能。因此焊接機器人這

8、項技術(shù)迎來了新的發(fā)展機遇。為了達(dá)到加快造船周期、提高船舶質(zhì)量、減輕焊接工人的勞動強度的目的，世界各國的造船廠都非常重視焊接新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備的推廣應(yīng)用。其中機器人因其柔性大，適應(yīng)性強等特點，在造船廠得到越來越廣泛的應(yīng)用。早在20世紀(jì)80年代，造船界就開始嘗試采用焊接機器人，最初只用于小合攏部件上加強材的平角焊，后來逐步擴大至平行船體分段中縱、橫構(gòu)件間各種角焊縫的焊接，船塢上船體外板對接焊縫的焊接以及管子車間中管子與管子和管子與法蘭的焊接等。20世紀(jì)90年代后期，日本的幾個大型造船廠已批量應(yīng)用焊接機器人。然而，隨著現(xiàn)代造船技術(shù)的日趨先進(jìn)和船舶類型的多樣化，造船工業(yè)對焊接技術(shù)提出了越來越高的要

9、求，船舶焊接機器人系統(tǒng)要想在造船廠進(jìn)一步推廣應(yīng)用，其關(guān)鍵技術(shù)必須得到進(jìn)一步突破。3目前國際機器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機器人共性技術(shù)的研究。從機器人技術(shù)發(fā)展趨勢來看，焊接機器人和其它工業(yè)機器人一樣，不斷向智能化和多樣化方向發(fā)展。具體而言，表現(xiàn)在如下幾個方面：（1）機器人操作機結(jié)構(gòu)，（2）機器人控制系統(tǒng) ，（3）機器人傳感技術(shù)，（4）網(wǎng)絡(luò)通信功能，（5）機器人遙控和監(jiān)控技術(shù)，（6）虛擬機器人技術(shù)，（7）機器人性能價格比，（ 8）多智能體調(diào)控技術(shù)。焊接機器人對船舶高效焊接自動化有著深刻的意義，特別是焊接機器人與各種高效焊接技術(shù)相結(jié)合，能達(dá)到更好的焊接效果。結(jié)論 現(xiàn)代工業(yè)越來越重視高效、自動化、低能耗、低污染的發(fā)展，加強高效焊接技術(shù)、焊材研究的趨向性越來越明顯。先進(jìn)的船舶高效焊接技術(shù)，在提高船舶建造效率，降低船舶建造成本，提高船舶建造質(zhì)量等方面具有重要的作用，也是企業(yè)提高經(jīng)濟效益的有效途徑。在新的歷史時期，面對新的機遇和挑戰(zhàn)，只有緊跟世界科技發(fā)展的潮流，總結(jié)自身，引進(jìn)和吸收先進(jìn)技術(shù)，才能在競爭中處于不敗的地位。參考文獻(xiàn) 【1】張永達(dá)，孫成文，于小虎，張雪彪 船舶高效焊接工藝及